8-канальний термометр з сигналізацією та ЖК-дисплеєм

Представлений термометр призначений для контролю температури в 8 місцях за допомогою датчиків DS18B20, оснащених інтерфейсом 1-Wire. Ми можемо оголосити нормальний діапазон температур для кожного датчика, а при його перевищенні вас проінформує звуковий сигнал. Діапазон вимірювання температури –55...125°С з роздільною здатністю 0,1°С.

Опис схеми

Принципова схема термометра представлена на рис. 1. Термометр керується мікроконтролером (МК) ATmega8, синхронізованим вбудованим RC-генератором. Живлення термометра повинно здійснюватися від постійної напруги 7...16 В, підключеного до роз'єму VCC. Це може бути будь-який підключений блок живлення з навантажувальним струмом 200 мА. Діод D1 захищає систему від неправильного підключення вхідної напруги живлення. Стабілізатор U2 видає +5 В, а конденсатори С1...С4 забезпечують відповідну фільтрацію напруги живлення.

Рис. 1 Принципова схема термометра

Результати вимірювань відображаються на ЖК-дисплеї з символьним оформленням 4 рядки і 16 символів. Завдяки цьому можна відображати всі параметри одночасно, як під час нормальної роботи — зчитування виміряних температур, так і при встановленні критеріїв сигналізації. Лінії даних ЖК-дисплея підключаються до контактів PB0...PB5 мікроконтролера.

Показання температури оновлюються кожні 2 секунди. Підсвічування дисплея керується ШІМ-сигналом через транзистор Т1. Кнопки S1…S3 служать для входу в налаштування та налаштування термометра. Індикатором перевищення температурного діапазону служить зуммер з генератором. Кожен з восьми датчиків підключений до окремого виходу мікроконтролера. Завдяки такому рішенню датчики готові до роботи відразу після підключення, і немає необхідності шукати їх по шині та прописувати серійні номери.

Монтаж

Система зібрана на односторонній друкованій платі розмірами 61х89 мм, яка представлена на рис 2. Монтаж типовий і особливостей не має, за винятком ЖК-дисплея, який повинен бути встановлений зі сторони друку.

Рис. 2 Розташування елементів на друкованій платі

Спосіб кріплення ЖК-дисплея показаний на фото 1.

Фото 1

Правильно зібрана схема не потребує ніяких пускових заходів і починає працювати відразу після підключення датчиків.
 
При прошивці МК FUSE BIT будуть такі:
Low Fuse = 0х24
High Fuse = 0xD9
де активується внутрішній RC-генератор з частотою 8 МГц і Brown-Out Detector, який виведе МК в нуль, якщо напруга його живлення впаде нижче 4 В.

Датчики температури слід підключати до друкованої плати, підключивши їх зовнішні контакти до точки з маркуванням «GND», а середній контакт з точкою з маркуванням Т1...Т8 (див. малюнок).

Схема пройшла позитивні випробування з кабелем довжиною 30 м. Якщо вимірювати тільки температуру повітря, то датчики достатньо прикрити від можливих погодних умов або механічних пошкоджень термоусадочною трубкою. При вимірюванні температури рідини переконайтеся, що датчик та його контакти ретельно захищені від вологи. Найпростіший спосіб це зробити — помістити мікросхему DS1820 в алюмінієву трубку і залити її, наприклад, епоксидною смолою (див. малюнок).

Коли датчики підключені до плати, подаємо живлення і регулюємо контрастність дисплея за допомогою потенціометра PR1. На дисплеї відобразиться привітальне повідомлення і через деякий час всі поточні значення температури:

Якщо підключено менше кількості датчиків, то в тому місці, де зазвичай відображається температура від датчика, на дисплеї не буде відображатися значення, і поле залишиться порожнім:

Застосування

Прилад легко і інтуїтивно управляти за допомогою трьох кнопок S1-S3. Щоб встановити критерій тривоги для конкретного датчика, натисніть кнопку S1 або S3 і встановіть стрілку на певне значення, для підтвердження вибору натисніть кнопку S2.

Результатом стане доступ до налаштувань сигналізації:

Поруч зі значеннями «MIN» і «MAX», які будуть вказувати температуру, при якій повинен виникнути звуковий сигнал, також відображається поточне значення температури. Спочатку виставляємо температуру «MAX», змінюючи її кнопками S1 і S3. Натискання кнопки S2 підтверджує встановлене значення і переходить до налаштування температури «МIN». Аналогічно змінюємо мінімальну температуру.
Після підтвердження налаштувань кнопкою S2 значення «MIN» і «MAX» збережуться в пам'яті і термометр повернеться до відображення поточних температур, зчитуваних з датчиків.

Приблизно через 20 секунд підсвічування дисплея трохи зменшиться. Якщо на конкретному датчику виявлено значення температури, раніше встановлене як мінімальне або максимальне, це значення почне мигати, і приблизно через 5 секунд роздасться звуковий сигнал.

Загальний вигляд термометра:

Переклад статті з журналу ELEKTRONIKA PRAKTYCZNA 11/2013

Список радіоелементів